太阳能交通警示灯讲解

基于555定时器的太阳能交通指示灯

摘要

随着人口的增多和工业化的影响，全球能源消耗正以惊人的速度消耗。世界各国竞相实施了可持续发展的能源政策，其中利用太阳提供能量的光伏发电最受瞩目。目前光伏电池主要应用在独立光伏系统和光伏并网系统，消费类产品的应用实例如太阳能交通警示灯。迫于全球性日益严重的资源短缺和环境污染，使得光伏产业的发展不仅仅是一个经济问题更是一个环境保护和能源替代的问题。

本文描述模拟太阳能交通警示灯的工作原理，以一个555定时器为主要器件构成电压调节电路，用来产生矩形波来控制LED的通断和闪动频率，使用光控电路和蓄电池来实现白天和晚上的LED灯的通和断，由于考虑环境因素对太阳能发电的不稳定性，需要使用一个LED驱动器使电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光，从而能够延长LED发光的寿命，从而达到正常工作的太阳能交通警示灯产品。

关键词：太阳能交通警示灯 ne555定时器 LED驱动器光控电路蓄电池

1.绪论

能源危机迫使各国政府大力发展太阳能产业。随着人口的增多和工业化的影响，全球能源消耗正以惊人的速度消耗。从环保角度考虑，随着环境污染、生态破坏及资源枯竭的日趋严重近年来世界各国竞相实施了可持续发展的能源政策，其中利用太阳提供能量的光伏发电最受瞩目。光伏发电因其具有安全可靠无污染、无需消耗燃料、无需机械转动部件、故障率低、维护方便等独特优点正受到各国的普遍重视。各国政府将会大力发展太阳能产业。目前光伏电池主要应用在独立光伏系统和光伏并网系统，消费类产品的应用实例如太阳能调通警示灯。迫于全球性日益严重的资源短缺和环境污染，使得光伏产业的发展不仅仅是一个经济问题更是一个环境保护和能源替代的问题。

自2008年开始在各大发展中城市崭露头角,首先是深圳市深南大道科技园交叉口,开始时使用一种新型的交通警示灯——“太阳能黄闪警示灯”。把它树立在人行道上，用来提醒广大过往驾驶人注意行人安全，那时还处于试点阶段，试用效果好的话将全面推广。该灯采用太阳能作为能源，白天有阳光照射到太阳能电池上时，电池将太阳能转换为电能，其中的部分电能用于维持信号灯和无线信号机正常工作，确保交通道路的畅通流动。

随着现在技术与科技的不断提升,太阳能交通信号灯的使用越来越普遍,方便,新型的太阳能交通设施产品也层出不穷.最新的太阳能信号灯产品出现有:太阳能自动警示信

号灯 ,抗风型太阳能交通信号灯,带有吸附面的太阳能信号灯, 道口栏木太阳能信号灯等等,功能有太阳能无线智能交通信号灯控制系统,太阳能无线遥控交通信号灯控制系统,

太阳能路口交通信号灯无线传输控制系统, 基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通

信号灯系统。

警示灯一般用在维护道路安全，通常是用在警车﹑工程车、消防车﹑急救车﹑防范管理车﹑道路维修车﹑牵引车﹑紧急A/S车、机械设备等开发。一般情况下，警示灯是按车种和用处分为多样的长度，有灯罩组合的构造，需要时一边方向的灯罩可以组合复合颜色。此外，还可以根据光源形式的不同，分为：1.灯泡转灯；2.LED闪光；3.氙气灯管频闪，其中LED闪光形式的是灯泡转灯形式的升级版，成为了现在太阳能交通警示灯的潮流，使用寿命更长，更节能，更低热！

2. 方案选择

2.1整机设计方案选择

以一个555定时器为主要器件构成电压调节电路，用来产生矩形波来控制LED 的通断和闪动频率。由于要考虑天气阴晴，光照的强弱带来的太阳能发电的不稳定性，需要使用一个LED 驱动器使电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED 发光，从而能够延长LED 发光的寿命。这个系统还需要用到蓄电池和光控电路来实现白天和晚上LED 灯的断和通。主要需要解决的问题是光控电路的设计，LED 驱动器的选择，以及这个电路在实验室的实际效果怎样，从而达到正常工作的太阳能调通警示灯产品。本文对系统的每个部分、实现过程做了详细介绍。整个系统的核心是以555定时器进行矩形构成多谐振荡器，产生周期性的矩形方波，完成课题所有要求。

整个设计框架图如下

3.光控电路

3.1蓄能电池的选择

蓄能电池采用4节干电池供电，并以5V 电源模块稳定输出5V 电压源，为555定时器与TLC5917专用LED 驱动器以及光控电路工作在正常范围内。

3.2 光控电路的选择

以光敏电阻为核心元件，与LM393D 电压比较器、普通色环电阻、电位器、三极管、二极管、继电器构成，具体见下图，图中的电阻阻值未给出，可根据需要在什么范围内的光照强度进行开关控制。需要进行光照开继电器还是光暗开继电器，只需要调换

LM393D

的2脚和3脚即可。下面具体介绍光控电路中光敏电阻的原理、资料及应用和LM393D的资料以及其他元器件的资料。

3.2.1 光敏电阻

(1)电阻的概念

光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的光照强度强弱而改变的电阻器，又称光电导探器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光信号转变为电信号）。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光照。当它受到入射光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子与空穴对，参与导电，使电路中电流增强。

（2）光敏电阻的分类

根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。

红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。

可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，路灯、航标灯和其他照明系统装置的自动亮灭，各类工农业控制装置自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，厚度极薄的零件的厚度检测器，照相机，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等各类电子应用方面。

(3)光敏电阻的材料及原理

用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。在黑